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Duplicação gênica no genoma da cana de açúcar: um caso de estudo de interações alélicas e padrões evolutivos em duas regiões gênicas

Processo: 19/09728-3
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
Vigência: 01 de junho de 2019 - 30 de novembro de 2019
Área do conhecimento:Ciências Agrárias - Agronomia - Fitotecnia
Pesquisador responsável:Anete Pereira de Souza
Beneficiário:Anete Pereira de Souza
Instituição-sede: Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Assunto(s):Duplicação gênica  Biologia computacional  Marcador molecular 

Resumo

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) É altamente poliploide e aneuploide. As cultivares modernas são derivadas da hibridação entre S. officinarum e S. spontaneum. Essa combinação resulta em um genoma exibindo ploidia variável entre diferentes loci, um enorme tamanho do genoma (~ 10 Gb) e um alto conteúdo de regiões repetitivas. Uma abordagem usando mapeamento genômico, transcriptômico e genético pode melhorar nosso conhecimento sobre o comportamento da genética na cana-de-açúcar. Os genes hipotéticos HP600 e Centromere C (CENP-C) da cana-de-açúcar foram usados para elucidar a expressão alélica e os comportamentos genômicos e genéticos desse poliplóide complexo. Os genes HP600 e CENP-C, fisicamente ligados lado a lado, foram encontrados em dois grupos cromossômicos homeólogos com ploidias de oito e dez. A primeira região (Região01) foi uma região ortóloga de Sorghum bicolor com todos os haplótipos de HP600 e CENP-C expressos, mas a HP600 exibiu uma expressão haplótica desequilibrada. A segunda região (Região02) foi uma seqüência codificada de cana de açúcar formada a partir de diferentes genes não-colineares contendo duplicações parciais de HP600 e CENP-C (parálogos). Esta duplicação resultou num pseudogene HP600 não expresso e numa versão de fusão recombinada de CENP-C e no gene ortólogo Sobic.003G299500 com pelo menos dois haplótipos de genes quiméricos expressos. Também foi determinado que ocorreu antes da formação do gênero Saccharum e após a separação do sorgo e da cana-de-açúcar. Um mapa de ligação foi construído usando marcadores da região não duplicada01 e para a duplicação (Região01 e Região02). Comparamos os mapas físico e de ligação, demonstrando a possibilidade de mapear marcadores localizados em regiões duplicadas com marcadores na região não duplicada. Nossos resultados contribuem diretamente para a melhoria do mapeamento de ligação em poliplóides complexos e melhoram a integração de dados físicos e genéticos em programas de melhoramento de cana-de-açúcar. Assim, descrevemos a complexidade envolvida na genética da cana-de-açúcar e na dinâmica genômica e alélica, que pode ser útil para a compreensão de genomas poliplóides complexos. (AU)